Есть много примеров негативного влияния человека на планету, в том числе на климат. Одной из самых важных и обсуждаемых тем являются озоновые дыры. Давайте разберёмся, что это такое, как эти дыры возникают и насколько они опасны.
Газ озон
Для начала немного о самом озоне. Озон в атмосфере — это газ. Его молекула состоит из трёх атомов кислорода. Для сравнения, кислород, которым мы дышим, состоит из двух атомов.
Есть много способов получить молекулу озона. Но в атмосфере озон почти всегда получается из молекул кислорода. Они распадаются на атомы, которые затем объединяются в озон. Это происходит по двум главным причинам:
- При очень высоких температурах (например, при разрядах молнии);
- Под действием ультрафиолетовой радиации.
Молекулы озона очень нестабильны и после образования вновь распадаются на атомы в течение считанных минут. Иронично, но главным разрушителем молекулы озона в природе является ультрафиолетовая радиация, благодаря которой он и образуется!
Получается, что в природе мы имеет что-то похожее на “круговорот озона”: его молекулы непрерывно образуются и распадаются.
Озоновый слой Земли
Атомы кислорода активно поглощают исходящую от Солнца ультрафиолетовую радиацию. Но на больших высотах (более 30 км) атомов кислорода слишком мало. Если три атома не находят друг друга, озон не образуется. А вот в стратосфере, на высоте 20-30 км, воздух уже достаточно плотный и атомов достаточно для устойчивых химических циклов.
Озон здесь образуется и разрушается под действием ультрафиолетовой радиации, и в ходе этих реакций он её поглощает.
Почти вся ультрафиолетовая радиация поглощается озоном в стратосфере, поэтому в нижние слои атмосферы она не поступает. Это и является причиной того, что озона у поверхности очень немного. Ту часть стратосферы, где озона образуется больше всего, называют озоновым слоем. Ультрафиолетовая радиация, которая поглощается озоном, губительна для всего живого, и озон защищает нас от её воздействия.
Что такое озоновая дыра
Толщина озонового слоя Земли измеряется в единицах Добсона (ЕД). Если весь атмосферный озон “размазать” по поверхности Земли (при нормальном атмосферном давлении и температуре), то одна ЕД будет равняться 10 микрометрам (1 мкм = 0,001 мм) толщины получившегося слоя. Средняя толщина озонового слоя Земли составляет 300 ЕД.
Так вот, озоновая дыра — это состояние атмосферы, при котором толщина озонового слоя над какой-либо территорией становится ниже 220 ЕД.
В природе толщина озонового слоя зависит от широты и времени года. Самая низкая концентрация озона наблюдается в самом начале весны. Это потому, что зимой на территорию приходит меньше солнечного света, соответственно и озона образуется меньше. Самые сильные колебания толщины озонового слоя происходят в полярных широтах – там, где разница в освещении между летом и зимой максимальна. В тропиках озоновый слой более стабилен.
Как человек влияет на озоновый слой
Главные враги озонового слоя фреоны. Это соединения с участием водорода и фтора, используемые в системах охлаждения, растворителях и в других технических сферах. Попадая в атмосферу, эти вещества реагируют с озоном, и эти реакции очень неприятные: озон разрушается, а фреоны могут сохраняться и вступать в реакции с озоном вновь и вновь. Поэтому эти вещества так опасны: оказавшись в атмосфере, одна молекула фреона может разрушать озон многие годы! Опасными для озонового слоя считаются те фреоны, которые содержат в своём составе хлор.
Где нашли озоновые дыры
Озоновые дыры появляются в начале весны над полярными районами: в марте в северном полушарии и в сентябре в южном. Самая тяжёлая ситуация над Антарктидой. Это из-за циркуляции воздуха: над Антарктидой в стратосфере существует огромный вихрь, известный как “циркумполярный”, т. е. “вращающийся вокруг полюса”. Если в него попадают какие-то вещества, они “запираются” внутри и не могут выйти обратно. Этот вихрь силён именно зимой. В него стекаются фреоны, разрушают озон, которого к концу зимы и так немного – вот и озоновая дыра. Над северным полушарием тоже есть такой вихрь, но он намного слабее, поэтому и фреонов там скапливается меньше, и озоновые дыры тоже меньше.
С озоновыми дырами связано одно очень редкое и красивое явление погоды – перламутровые облака, переливающиеся всеми цветами радуги.
Эти облака наблюдаются зимой и весной в полярных районах, причём чаще всего именно там, где озоновый слой самый тонкий. Но пока не совсем понятно, как именно они связаны с озоновыми дырами.
Чем опасны озоновые дыры
Озоновые дыры опасны тем, что через них на Землю попадает высокая доза опасного для жизни ультрафиолетового излучения. Это излучение вызывает разрушение клеток организма, повышает вероятность появления мутаций и злокачественных опухолей. Отчасти нам повезло, что самые сильные озоновые дыры наблюдаются там, где никто не живёт. Но озоновая дыра над Антарктидой может затрагивать некоторые страны южного полушария, в особенности юг Аргентины и Чили, где опасаются повышения заболеваемости раком кожи.
Не стоит забывать, что и в северном полушарии бывают озоновые дыры. Не очень большие, но всё равно опасные.
Как “вылечить” озоновый слой
Звучит невероятно, но человечество уже сделало очень много для помощи озоновому слою. В 1987 году большинство стран мира подписало Монреальский протокол. Он содержал перечень опасных для озонового слоя веществ и обязывал подписавшиеся страны заменять такие вещества на безвредные аналоги. Страны постепенно выполняли эти обязательства, и размер озоновых дыр по всему миру действительно начал сокращаться! Правда из-за долгой жизни фреонов восстановление происходит крайне медленно. Но многие учёные настроены оптимистично: к середине XXI века можно ожидать полного затягивания озоновых дыр.
Тем не менее, некоторые вещества, имеющие в составе хлорсодержащие соединения, остаются в использовании. Это старое холодильное оборудование, некоторые виды огнетушителей, канцелярских товаров, растворителей. Поэтому каждый из нас может помочь озоновому слою, если будет правильно утилизировать, а лучше вообще не покупать, опасные продукты. Ещё раз напоминаем, что главные враги озонового слоя — хлорсодержащие фреоны и другие хлорфторуглероды.
